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芯片設計涌現新構思 摩爾律能存活更長時間 |
| 作者：sky0505 欄目：IC產業(yè) |
導讀：即將于6月20日出版的《商業(yè)周刊》雜志刊文指出，傳統的設計思路已經無法實現芯片性能的提升，新的設計構思開始浮出水面，借此摩爾律能存活更長的時間嗎？ 對于普通消費者來說，有時會覺得現在的芯片速度已經足夠快了，似乎沒有提升的必要了。現在的臺式機已經具備了足夠的計算能力來模擬整個銀河系的誕生，只要有人想這么做。手機和PDA產品也充斥了各種花哨的功能，盡管很少有人會使用。如此看來，我們還需 要摩爾律嗎，還需要芯片性能每隔18個月翻番嗎？ 來自電子產業(yè)的回答是肯定的，理由是控制成本以及進一步提升計算能力。目前全球依然有數十億的人沒有手機，更不用說PC機了。因此如果芯片廠商能夠進一步延長摩爾律有效期，那么數字電子產品的價格將變得足夠廉價以至于每個人都能購買得起，而芯片產品更加強大的計算功能也使得電子產品愈發(fā)展智能化以至于它們能夠聽懂人類的自然語言甚至還可以做出回答。 然而不像以前，現在摩爾律的適用空間正越來越小，支撐其摩爾律需要更多的想像力。到目前為止，芯片廠商實現摩爾律的方式無非是一種：通過縮小芯片上晶體管的體積從而在芯片集成更多的晶體管來實現芯片速度的提升，由于晶體管體積縮小了導致了電子傳送距離的縮短，從而加快了數據處理速度。 然而晶體管體積不可能無限制縮小，為此這種實現模式正在面臨挑戰(zhàn)。在上世紀90年代，這種方式大行其道，然而在今天隨著芯片上電路密集，芯片的發(fā)熱量迅速增長，性能也開始打折。這也就是為何近年來芯片巨頭英特爾和IBM額新款芯片產品屢屢推遲發(fā)布日期的原因。 即時如此，芯片廠商依然表示在撞墻之前它們依然能夠通過縮小晶體管的方式開發(fā)出幾代新款處理器。芯片廠商在不斷嘗試新的材料以及生產工具，許多業(yè)內人士認為在納米技術在芯片開發(fā)領域的應用已經獲得長足進步。目前芯片中其電路的寬度大約為90納米，而今年預計將縮小為65納米，到2010年將進一步縮小為45納米，2013年為32納米，2016年為22納米。"而在這以后，尚不清楚下一步該如何走。"英特爾的技術策略主管保羅-加爵尼如是說。 幸運的是，縮小晶體管體積不是唯一提升芯片性能的方法。早已經獲得應用的多內核策略就是另一種解決方案，在一個芯片上集成多個處理器內核照樣可以提升性能，不管這需要對運行的軟件系統進行翻新。此外，工程師們正在設計一種全新的方式來布局芯片上的電路-它采用分層來堆疊電路，這是一種3D構架的電路布局模式。這些開發(fā)策略應該能夠支撐2270億美元的全球芯片產業(yè)繼續(xù)向前發(fā)展數年，它們將是芯片的性能實現飛躍。 在這些實現芯片性能提升的措施中，第一款超級芯片就采用了多內核策略。業(yè)內人士指出，芯片中的多內核不僅能夠提升芯片的計算速度，而且可以有效地降低發(fā)熱量。 芯片廠商AMD、IBM和英特爾已經開始推出了臺式機多內核處理器，多內核的思路很容易理解。數十年以來，超級計算機系統遵循著類似的原則，成打的處理器協同工作以提升性能計算速度。不過兩個領域依然存在差別，IBM的藍色基因/L超級計算機夏天使用了6萬5千個處理器，而個人計算機中使用的芯片其處理器內核最大不會超過8個。 芯片"摩天大廈" 然而一種更為激進的芯片設計構思正在醞釀之中，這是一種3D構架的電路布局模式，它像蓋房子一樣通過采用分層來堆疊電路。德州儀器的首席技術官漢斯-斯托克表示，消費電子產品廠商早就開始向這個方向努力。便攜設備如手機和PDA產品其空間有限，為此各個獨立的芯片被層疊起來，通過電路板區(qū)分，并通過毫米線連接起來。 為何層疊芯片會提升速度和削減功耗了？業(yè)內人士解釋，如果將一塊1平方厘米的芯片等分為四塊，每塊實現不同的功能，并層疊起來，那么電子通過的最大距離將從2萬微米縮間為10微米。無疑更短的路徑提升了速度，同時減少了驅動電子流動的能量，從而降低了發(fā)熱量。將目前兩個90納米的芯片層疊起來，其計算速度可以和6年后問世的32納米芯片相媲美。 然而3D芯片的實現依然存在許多技術上的難題，而這些問題的解決需要很長的時間。就像建造一個摩天大樓比建造一個平房要困難得多，打造一款3D芯片將需要復雜的3D設計工具以及開發(fā)方法。 芯片架構物理上的重組將迫使軟件系統做相應的改變。在多內核計算環(huán)境下，軟件系統應該充分利用多內核的特性，將處理的任務劃分為多個子任務，并提交處理器并發(fā)執(zhí)行。然而不幸地是，目前大多數的軟件系統沒有針對多內核計算環(huán)境進行過優(yōu)化，無論是在嵌入式應用還是臺式機應用。業(yè)內人士指出，一旦軟件經過相應優(yōu)化，其性能將迅速提升，特別是對媒體軟件和游戲軟件來說更是如此。 然而要讓所有的軟件系統具備并發(fā)處理能力這得耗時數年的時間，而且開發(fā)多處理軟件系統本身就是編程領域一件最難的事情。正是這種強大的挑戰(zhàn)，英特爾1萬名軟件人員中的3千名致力于幫助軟件開發(fā)商向多內核系統的轉變。 自從1965年戈登-摩爾提出這一著名論斷以來，芯片產業(yè)界在其發(fā)展歷程中遇到了重重障礙，但是每次都絕境逢生。為此已經退休的摩爾本人承認他被整個芯片產業(yè)的生存能力所折服。現在這些全新的芯片設計構思或許會再度讓摩爾折服。 |
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| 作者： hqgboy 于 2005/8/5 15:16:00 發(fā)布：
只是個定律而已。。。。。 |
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| 3樓： | >>參與討論 |
| 作者： foolembed 于 2005/8/6 23:50:00 發(fā)布：
好像偉大的摩爾先生說的不是性能而是集成的晶體管數目：） |
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| 4樓： | >>參與討論 |
| 作者： 阿基里奧斯 于 2005/8/8 11:18:00 發(fā)布：
這個是因為I/O的關系么？ “業(yè)內人士指出，芯片中的多內核不僅能夠提升芯片的計算速度，而且可以有效地降低發(fā)熱量。 ” 是不是多核設計可以避免傳統單核設計上使用的大量高速I/O PAD？ |
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